Buhar Kazanında Kabuklaşma
Kazan kabuklaşması, sudaki safsızlıkların direk ısı transfer yüzeyleri üzerine çökmesi veya askıdaki katıların metal yüzeyler üzerine sert şekilde yapışması sonucunda olur. Kazanda evaporasyon sayesinde safsızlıklar konsantre olur. Bu, ısı transferini engeller ve sıcak noktalar oluşur. Takiben aşırı ısınmaya sebep olur. Kabuklaşma mekanizması, tüp/su yüzeylerinde artmış sıcaklık ve katı konsantrasyonu nedeni ile mineralin çözünme limitini aşması kaynaklıdır. Kristal depozitler, kazan duvarlarında çökerek o lokal bölgede ısı transferine etki ederler. Isı transferi ne kadar azalırsa, o kadar tehlikeli olur.
Kazan depoziti oluşturan genel besi suyu kontaminasyonları, kalsiyum, magnezyum, demir, alüminyum ve silisdir. Kabuk, kazan suyunda tamamen çözünmez olmayıp, kısmi çözülen tuzlar tarafından oluşturulur. Bu tuzlar, çözünmüş formdayken depozit bölgesi ile reaksiyona geçerek çökerler.
Termal iletkenlik değerleri aşağıdaki gibidir:
Çelik 15 kcal/m2.h.oC
CaSO4 1…2 kcal/m2.h.oC
CaCO3 0,5…1 kcal/m2.h.oC
SiO2 0,2…0,5 kcal/m2.h.oC
Kazan Tüplerindeki Kabuklar
Kabuklaşma, sıcakta soğuk suya oranla daha az çözünür olan kalsiyum ve magnezyum tuzları (karbonat veya sülfat) veya kazan suyundaki alkaliniteye oranla çok yüksek konsantrasyonda silis bulunması kaynaklıdır.
Karbonat depoziti genellikle granül haldedir ve baze gözenekli yapıdadır. Kalsiyum karbonat kristalleri iridir fakat genellikle fakrlı metaryelleri de üzerlerinde taşıdıklarından kabuk yoğun ve düzgün görünebilir. Bir asit solüsyonu içerisine atılması, karbonat depozitinin tayinini oldukça kolaylaştırır. Karbondioksit kabarcıkları kabuktan köpürerek çıkacaktır.
Sülfat depoziti, karbonat depozitine oranlar daha sert ve yoğundur. Çünkü kristaller küçük ve birbirlerine sıkı şekilde bağlıdır. Bir sülfat depoziti, gevrektir. Pulvarize olmaz ve asit içerisinde köpürmez.
Silis depoziti çok serttir ve porseleni akla getirir. Silis kristali, çok yoğun ve geçirimsiz derecede küçüktür. Çok kırılgan ve pulverize edilmesi oldukça zordur.Hidroklorik asitte çözünmez ve açık renklidir.
Demir depoziti, korozyon veya sudaki demir kontaminasyonu nedeni ile çok koyu renklidir. Kazandaki demir depozitleri genellikle mıknatıslanır. Sıcak asitte koyu solüsyona koyu kahverengi renk vererek çözünür.
Kontrol edilmediği takdirde, kabuklaşma ilerleyerek daha fazla ısı tutar ve kazan verimini düşürür. En sonunda kabuk oluşumu, kazan tüpünün fazla ısınmasına ve yarılmasına sebep olacaktır. Kazan depozitleri aynı zamanda altında korozyonun ilerlediği tıkanmalara veya kısmi engellere sebep olur. Genel olarak, kazan depozitleri işletme verimini düşürür, kazan hasarlarına ve beklenmeyen kazan durmalarına sebep olur. Temizlik maliyetleri de kaçınılmaz olur.
Kabuk oluşumunu önleyici ilk önlem, takviye besi suyu olarak iyi kalite demineralize su sağlamaktır. Besi suyu ne kadar saf olursa, kabuk oluşumu mekanizması o kadar zayıf kalır. Hali hazırda kazan içine girmiş kabuk oluşturucu mineraller, kazan içi kimyasal şartlandırma ile zararsız hale getirilebilinirler. Uzun süredir kullanılan teknik, sertlik unsuru katyonlar olan kalsiyum ve magnezyumu, sodyum iyonu ile değiştirmektir.
Su Tarafındaki Kabuk
Silis
Silis, işletme basıncı 28 bar ve yukarısında olan kazanlarda buhar fazına taşınabilir. Buhar içerisindeki çözünürlüğü, artan sıcaklık ile yükselir. Bu nedenle buharın daha yüksek sıcaklıklara çıktığı kızdırıcılarda silis buharda çözünür hale gelebilir. Silisin buhara taşındığı şartlar araştırılmış ve not edilmiştir. Araştırmalar şunu göstermiştir ki, kazan takviye suyu olarak demineralize su kullanılsa dahi, kazan suyu ve buhar içindeki silisin net bir oranı vardır. Bu oran iki faktöre bağlıdır: kazan basıncı ve kazan pH değeri. Söz konusu oran basıncın artması logaritmik olarak artarken, pH ‘daki artma ile düşer.
Şayet silis kazan suyu içerisine girmiş ise, en yaygın önlem blöf miktarını arttırarak konsantrasyonunu kabul edilebilir seviyeye indirmektir. Takiben silis artışına sebep olan durum düzeltilmelidir.
Referanslar
“Water treatment handbook” vol. 1-2, Degremont, 1991
“Industrial water conditioning”, BeltsDearborn, 1991
